本科毕业设计论文多工位级进模设计

本科毕业设计论文多工

位级进模设计

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第一章概论

级进模概述

一个冲压零件，如用简易模具冲制，一般来说，每项冲压工序，如冲裁（冲孔、冲切或落料）、弯曲、拉深、成型等，就需要一副模具。这对于一个比较复杂的冲压零件来说，则需要几副模具才能完成。因此这种简易模具的生产效率，相对来说仍是较低的。对于大批料生产的定型产品，用简易模具进行生产是极不适应的。

多工位级进模是冷冲模的一种。级进模又称跳步模，它是在一副模具内，按所加工的零件分为若干个等距离工位，在每个工位上设置一定的冲压工序，完成冲压零件的某部分加工。被加工材料（一般为条料或带料）在控制送进距离机构的控制下，经逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压零件（或半成品）。这样，一个比较复杂的冲压零件，用一副多工位级进模即可冲制完成。在一副多工位级进模中，可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等工序。一般地说，无论冲压零件的形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副多工位级进模冲制完成。

多工位级进模的结构比较复杂，模具制造精度高，这对模具设计者来说需要考虑的内容很多，尤其是级进模条料排样图的设计，模具各部分结构的考虑等都是十分重要的。

级进模，尤其是多工位级进模，配合高速冲床，实现高速自动化作业，能使冲压生产料率大幅度提高。它在提高生产效率、降低成本、提高质量和实现冲压自动化等方面有着非常现实的意义。多工位级进模可以对于一些形状十分复杂的冲压件进行冲裁、弯曲、拉深、成形加工。对大批量生产的冲压零件尤其应当采用多工位级进模进行冲制。级进模特点及其现状

级进模是在压力机一次行程中完成多个工序的模具，它具有操作安全的显着特点，模具强度较高，寿命较长。使用级进模便于冲压生产自动化，可以采用高速压力机生产。级进模较难保证内、外形相对位置的一致性。

多工位级进模冲压工艺具有生产效率高，材料利用率高，冲压设备比较简单，对操作工人技术等级要求不高等优点，所以在工业生产中，应用广泛，并已成为不可缺少的重要加工手段之一。

多工位级进模特点

多工位级进模精度高、寿命长，其工作元件常采用高速钢或硬质合金制造。用硬质合金制造的模具寿命一般可达到1亿次，最高可达到3亿次。模具加工的位置精度为±（～）mm，尺寸精度一般为，高的可达。特别对一些小凸模而言，其寿命显得更为重要，如某长用成形模削方法加工的凸模和凹模宽度为。冲制厚的板料，其冲压速度为1000次/min，模具的使用寿命高达1亿次。在多工位级进模中，通常凸模都很细小，因此，它具有精确的导向和保护。常常将卸料板上的凸模相配的孔做的很精确，

其尺寸及相互位置也做的正确无误。在冲压过程中凸模平稳、精确，就需要卸料板对凸模器导向和保护作用，而卸料板也大多采用导柱导向。

多工位级进模有自动送料装置，送料精度高，送料步距能精确调整。目前生产中常用夹持式、滚动式、有离合器和琨式、凸轮琨式、摆动琨式等送料装置，送料误差可控制在±（～）mm。我国自行设计制造的精密多工位级进模步距精度达到～，模具主要零件的制造精度已达到2μm～5μm，模具寿命1亿次以上，已经达到目前的国际水平。送料误差和不能及时从凸模上卸料，是造成冲模损坏的主要原因，为保证冲压工作顺利进行，模具不被破坏，它还是需要具有高精度的误差检测装置，如果没有检测装置，出现工作误差又不能使冲床快速刹车停止冲压工作，后果就很难想象了。

多工位级进模对冲床的要求高，要求冲床的运动精度高、刚性好、震动小、热变形小、自动刹车快、防止冲床的弹性变形、热变形及运动精度差带来不良误差，造成恶劣后果。

总的来说，多工位级进模有以下特点：

1）适用于制件的大批量生产。

2）冲制件质量可靠、稳定，即制件尺寸的一致性好。

3）由于自动送料和自动出件等装置，尤其是多工位级进模，适合于高速冲床上进行自动化冲制。也最适宜卷、带料供料。

4）级进模可以完成冲裁、弯曲、拉深、成形等多道工序，效率比复合模更高，且在级进模上工序可以分散，任意留出空位，故不存在符合模的最小壁厚问

题，因而保证了模具的强度，延长了模具的使用寿命。

5）模具的主要零件具有互换性，使模具维修方便，更换迅速、可靠。

6）多工位级进模结构复杂，制造精度高，调试、维修困难，价格昂贵。

7）多工位级进模对冲压设备、板料要求高。

多工位级进模在我们国家的发展现状

由于种种历史原因，我国模具工业与当前工业发展还很不适应，无论是在设计制造技术和生产能力方面，还是在管理水平方面，模具工业均远远不能满足需求，它严重影响了工业产品的品种、质量和生产周期，削弱了其在国际市场上的竞争能力。近年来，我国模具进口幅度呈大幅度下降之势，并有超亿元出口额。大型、复杂、精密、高效和长寿命模具也逐年上新的台阶，体现高水平制造技术的多工位级进模也越来越多，冲压自动线、自动冲压技术也得到了广泛应用。我国模具行技术水平迅速提高，模具国产化已经取得了十分可喜的成绩，这将对我国在国际市场的竞争能力和综合国力的提高起到有力的促进作用。

第二章产品工艺性分析

产品工艺性分析

该任务中设计的零件是相机胶卷的压簧。压簧是相机上的一个用来定位胶卷在相

机中位置的零件，材料为不锈钢1Cr13（已退火的马氏体不锈钢），板料厚度为。零

件结构复杂，弯曲次数多，侧边有孔，要保证其同心度，成形困难，生产批量又大。

从技术要求和使用条件来看，零件要求具有较高的刚度和强度。因为零件未标注尺

寸，取其公差为IT10级。外形最大尺寸为，属于中型零件。

零件三维造型如图2-1所示

图2-1 相机胶卷压簧Pro/E三维造型

材料成型性能分析

本设计中所采用材料为不锈钢1Cr13。含碳量为C%=。该材料抗剪强度为τ=32-38㎏/c㎡,取为35㎏/ m㎡；屈服强度为σs=42㎏/ m㎡，弹性模量为E=21000㎏/ m ㎡，抗拉强度为σb=40-47㎏/ m㎡，取为45㎏/ m㎡。一般该材料用来制作能抗弱腐蚀性介质，能承受一定的冲击载荷的零件，如汽轮机的叶片，水压机阀，结构架，螺栓，螺帽等，具有良好的机械性能。

在本设计中用来制作弹簧元件，一般要进行热处理工艺为1000-1050℃油淬或水淬，然后进行700-790℃中温回火。

第三章 冲模工艺计算

毛坯展开尺寸计算

图3-1 毛坯展开尺寸计算示意图

如图3-1所示，箭头表示材料在模具中的进料方向。

毛坯的展开尺寸计算分成两个方向：

材料的进料方向：

L1=l1+l2+l3++

其中： l1，l2，l3分别为进料方向上三个直边的长度；

t 为板料的厚度；

进料方向展开尺寸的计算按照两个直角分别弯处计算

按公式计算可得：

L1=60+10+10+*=

与进料方向垂直的方向：

L2=2*l4+2*l5+l6++

其中：l4，l5，l6分别为该方向上三个直边的长度；

t 为材料的厚度；

与进料方向垂直的方向上展开尺寸的计算按照两边同时弯出计算； 根据公式计算可得：

L2=2*3+2*21+47+*=。

搭边值：查阅资料，对于料厚度t ≤1，自动送料方式的情况，取进料方向与垂直方向的搭边值分别为a1=2mm ，a=。

故料宽B=+2*a=+5=

步距为h=L1+a1=+2=

凸、凹模间隙值的确定

该材料为不锈钢1Cr13，属于软钢（）

料厚，查资料取冲裁模初始双面间隙z=（5-7%）t=冲裁力计算

按照公式b t L F σ??=冲

其中：σb 为材料的屈服强度

t 为板材的厚度

L 为冲裁边的总周长

σb ＝45kg/mm 2

t=

L ≈

计算可得N F 324276=冲

查表可得材料的卸料力系数卸K ＝

推料力系数推K ＝

卸F ＝卸K * 冲F ＝*324276＝14592N

n ＝h/t=5/=6

推F =推K *冲F *n=*324276*6=107010N

=总F 冲F +卸F +推F =324276+14592+107010=445878N

弯曲力计算

弯曲力的计算采用公式b t

r CKBt F σ+=2

自 其中C ——与弯曲有关的系数，对于U 形件，C 取

K ——安装系数，一般取

B ——料宽

t 为板料的厚度

r 为弯曲半径

σb ——材料强度极限

计算可得=自F 4558N

冲压设备的选用

根据以上计算可知，本设计中所需要的总的压力为F ＝445878+4558＝450436N 查阅压力机的规格，可知选用J31-630（闭式单点压力机）压力机即可满足要求，该压力机的公称压力为630顿，满足要求。

压力中心的确定

冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致的话，在冲压过程中就会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。通常利用求平行力系合力作用点的方法（解析法或图解法）确定模具的压力中心。

本设计中采用解析法。

如图3-2所示。以第一工位的中心孔作为参考坐标系。

图3-2 模具压力中心计算示意图 根据公式：弯弯X x x x X B x L x L x L F

x F x k k K k i i

k i i i

c ++++?++++==∑∑== 21221111

25.0（y 方向计算方法相同）

计算可得：c x ≈392mm ，c y ≈0（相对于模具整体尺寸可以忽略为0）

模具的压力作用范围为869，压力中心与模具中心的误差为（869-392*2）/869＝％ 符合模具压力中心与模具中心误差不超过1/6的要求。

第四章 模具结构设计及选用

条料排样图

设计多工位级进模时，首先要设计条料排样图，这是设计多工位级进模的重要依据。条料排样图一旦确定，也就确定了以下几方面：

1）被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序；

2）模具的工位数，及其作业内容；

3）确定了被冲零件排列式样（单排、双排、多排），方位（正排、斜排）等。并反应出材料利用的高低；

4）确定了模具步距的公称尺寸和定距方式；

5）条料的宽度，条料纹向与送料方向的关系；

6）条料载体的设计形式；

7）基本上确定了模具的结构。

多工位级进模条料排样图设计得好坏，对模具设计的影响是很大的。排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲制零件。

一般在设计多工位级进模条料排样图时，要拿出多种排样方案，加以比较、归纳、综合，最后得出一个最佳方案。多工位级进模条料排样图设计是否最佳方案，首先要看工位分布是否合理；条料能否在连续冲压过程中通畅无阻；是否便于使用、制造、维修和刃磨；是否经济合理。

排样图的设计

条料排样图直接关系到级进模设计，因此在设计排样图时，主要需考虑到以下几个因素。

1) 送料方式：高速冲压的多工位级进模，用自动送料机构送料，用导正钉精确定距；手工送料则多用侧刃粗定距，用导正钉进确定距。

2) 冲压零件形状分析：每一个冲压零件都有它的一些特点，因而在设计条料排样时，必须对这些特点加以分析、研究。

3) 模具的具体结构和加工工艺性：在设计条料排样图的同时，必须考虑模距的具体结构，要把每一个环节，每一个具体部分的装配关系，装配顺序，以至对每部分的加工方案等都要考虑全面。这样，设计出来的条料排样图才能够指导模具设计。

4) 被加工材料：多工位级进模对被加工材料的要求都是很严格的。在设计排样图时，对材料的供料状态、被加工材料的机械性能、材料厚度、条料宽度与材料

纹向、材料利用率等都要给予全面考虑。

5)正确安排侧刃孔与导正钉孔：导正钉孔与导正钉的位置的安排对于多工位级进模的精确定位时很关键的。

6)分段切除过程零件形状连接方式的选择：多工位级进模的分段切除的排样图，其连接方式基本上可以分为三种：即搭接、平接和切接。搭接最有利于保证冲件的连接质量，因此在分段切除过程中绝大部分都采用搭接连接方式。

7)载体：条料载体是条料在送进过程中，经过不断地冲切余料，条料内连接冲压零件运载前进的这部分材料称为条料载体。条料载体分为：双侧载体、单侧载体和中间载体三个基本形式。

8)工位的确定与空位工位：在划分工位时，对零件要求精度比较高的部位，应尽量集中在一个工位一次冲压完成为好，以避免步距误差影响精度要求。对于一个零件的两个弯曲部分有尺寸精度要求时，则弯曲部分也应当在同一工位一次加工成形。这样不仅保证了尺寸精度，并且能够准确地保持成批零件加工后的一致性。在排样图中，增设空位工位的目的是为了保证模具有足够的强度，确保模具的使用寿命，或是为了便于模具设置特殊结构。

9)各种冲压工序在条料排样图设计中的顺序原则：在一般冷冲模设计中，各种冲压工序之间的顺序关系已形成一定规律。但是在多工位级进模连续冲压时，常有一些不同之处，如果在设计条料排样图时，没有很好地掌握这些特点和内在关系，会使模具的设计与制造走弯路，甚至影响模具顺利冲制和冲压零件的质量。在本设计属于冲裁弯曲多工位级进模，应先冲切掉孔和弯曲部分的外形余料，再进行弯曲。

10)冲裁力的平衡：力求压力中心与模具中心重合，其最大偏移量不超过模具长度的1/6（或宽度的1/6）；同时要分析多工位级进模在冲压过程中可能产生的侧向力的部位，大小和方向，力求抵消侧向力。

排样图的具体设计方案与比较

1）绘制零件展开图

零件展开图示意图如图4-1所示

图4-1 零件展开图

2）条料排样图方案比较

绘制过程：①首先根据已绘制的零件图，零件展开图的形状、特点采用单排。

②按估计的工位数，以排样基准线为准划一排零件的展开形状图，

初步预计每两个零件的间距为。

③按零件图的形状，考虑对弯曲、成形部分分解加工工序。

④综合考虑产品各内孔外形和各分解加工成新的内容，共分多少工

位，以及各工位加工内容。

初始的条料排样图如图4-2所示 图4-2 条料排样图初步设计

第1工位：冲导正孔

第2工位：冲孔

第3工位：冲孔 第4工位：冲孔 第5工位：冲孔

第6工位：冲中间材料及周边废料

第7工位：冲中间材料及周边废料

第8工位：冲中间材料及周边废料

第9工位：空位

第10工位：向下弯曲成型

第11工位：向上弯曲成型

第12工位：载体切断，落料

该条料排样图基本可以完成工艺要求，但是在最后的向上弯曲的工位无法设置导正钉与杠杆机构，故对该条料排样图做了修改，中间部位的废料在前序工位中切除，这样就可以在后续的弯曲部位中有比较大的空间来设置杠杆机构。

修改后的条料排样图如图4-3所示

图4-3 修改后的条料排样图

第1工位：冲导正孔

第2工位：冲孔

第3工位：冲孔

第4工位：冲孔

第5工位：冲孔

第6工位：冲中间材料及周边废料

第7工位：冲中间材料及周边废料

第8工位：冲中间材料及周边废料

第9工位：空位

第10工位：向下弯曲成型

第11工位：向上弯曲成型

第12工位：载体切断，落料

1、冲导正孔

2、冲孔

3、冲孔

4、冲孔

5、冲孔

6、冲外形

7、冲外形 8、冲外形 9、空位 10、一弯 11、二弯 12、冲孔、落料1211

109876543211、冲导正孔 2、冲孔 3、冲孔 4、冲孔 5、冲孔 6、冲外形 7、冲外形 8、冲外形 9、空位 10、一弯 11、二弯 12、落料

123456789101112

该方案就较好的解决了在最后的向上弯曲部位，杠杆机构与板料之间的可能产生的干涉问题。在最后的工位只是进行载体的切断进行落料。同时在一定程度上也对整体的冲裁力的平衡问题进行了改善。

步距和步距精度

级进模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响冲件的精度。

步距基本尺寸的确定

对于单排的排样步距，基本尺寸为：

S=B+M

图4-4 步距基本尺寸简明示意图

根据该式得到S=。

步距精度

步距的精度直接影响冲件的精度。由于步距的误差，不仅影响分段切除余料，导致外形尺寸的误差，还影响冲件内、外形的相对位置。也就是说，步距精度愈高，冲件精度也愈高，但步距精度过高，模具制造也就愈困难。所以步距精度的确定必须根据冲件的具体情况而定。

影响步距精度的因素很多，但归纳起来主要有：冲件的精度等级、形状复杂程度、冲件材质和厚度；模具的工位数；冲制时条料的送进方式和定距形式等。

根据多年来的实践，总结归纳出多工位级进模步距精度的经验公式为：

δ——多工位级进模步距对称偏差值；

β——冲件沿条料送进方向最大轮廓基本尺寸（指展开后）精度提高三级后的实际公差值；

n——模具设计的工位数；

k——修正系数

表4-1

说明：1）修整系数k主要考虑料厚和材质因素，并将其反应到冲裁间隙上去。

2）多工位级进模因工位的步距累积误差，所以标注模具每步尺寸时，应由第一工位至其他工位直接标注其长度，无论这长度多大，其步距公差均为δ。

在本设计中如图所示的工件，展开后验送料方向的最大轮廓尺寸是毫米，在图排样图中共分12个工位。尺寸的IT7级公差值为毫米。模具的双面冲裁间隙为毫米。

β=毫米 n=12 Z=，查表得k=

则这副多工位级进模的步距公差为007

毫米。

.0

图4-5 多工位级进模步距尺寸公差

定距方式与导正钉

级进模的钉距方式有定位钉定距，侧刃定距，导正钉定距和自动送料机构定距等四种。这四种定距方式各有优缺点，各有不同的使用场合。它们可以单独使用，也可以互相配合使用。相互配合使用定距效果更好。

定位钉定距多适用于后料加工手工送料的普通级进模，侧刃定距适用于手工送料，也可采用自动或半自动送料。

自动送料机构一般都是设置在模具外的独立机构，配合冲床冲程运动，时条料作定时、定量地送进。

导正钉定距是级进模极为普通采用的定距形式。特别是形状十分复杂的冲件，所用的级进模一般采用这种方式定距。

本设计所用原料是卷料用自动送料机构送料。

对于各种定距方式的适用场合综合考虑，本设计采用自动送料机构送料作粗定距，采用导正钉作精定距，以实现连续自动作业。

在使用导正钉定距的方式下，导正钉孔应大于或等于4倍料厚（d≥4t）。多工位级进模冲制件多属于薄料，当t≤毫米时，导正钉孔应不小于φ2毫米，本设计中料厚为。导正钉使用φ5毫米的导正钉。因此，符合设计要求。

模具的结构设计

凸模、凹模结构设计

凸模和凹模直接担负着冲压工作。由于加工性质的不同，凸模与凹模的形状、结构也不同。多工位级进模一般都含有两种或两种以上的冲压工艺，凸模和凹模数量之多是可想而知的。要使之能够适应高速连续冲压，必须满足各种特定的技术条件，而决不能用设计一般凸模、凹模的方法进行设计。凸凹模的设计要遵循以下原则：

1）凸凹模要有足够的强度和刚度。设计凸凹模应选择强度较好的材料，选择合理的热处理工艺和规范；在条件许可时可减少凸模长度，增加凹模厚度，在结构上增加他们的强度和刚度。

2）凸凹模必须安装牢固，便于维修和更换。

3）多工位自动级进模的凸凹模要有统一的标准，这样既便于加工，又不会出现位置上的误差。

4）余料排除方便及时。为了避免损坏模具，应采取及时的措施来清除余料，一般在凸模上设置余料顶针，凹模上设置高压气孔等措施。

凸模结构设计

在凸模安装结构中，在1，2，3，4工位上，考虑到凸模需要便于更换及力求结构的简单的原则，采用了直接插入式的固定安装结构如图4-6，是靠凸模与固定板的摩擦力固定，一般采用67h H 或5

6h H 。这两种安装结构只适合冲制薄料和卸料力很小的情况。本设计中的材料为不锈钢，属于薄料在冲压过程中卸料力也很小。综上分析，使用该凸模安装结构可满足实际要求。

图4-6 圆形凸模安装结构示意图

在5、6、7、8工位中，凸模形状比较大，又是直通式异形凸模，本设计使用了在多工位级进模中常用的一种异形凸模安装结构。如图4-7。直通式非圆形凸模又称等截面凸模，生产中常用成型磨、坐标磨或线切割加工而成。在自动化多工位级进模中应用十分广泛。凸模与凸模固定板的配合一般选用H7/m6,H6/h6或H6/m5,H6/h5配合。

图4-7 直通式异形凸模安装结构示意图

凹模的结构设计

多工位级进模的凹模设计是比较复杂的。要考虑各工位工作形孔的形状、精度、又要考虑各形孔的相对位置，确定各形孔的基准和相互间的坐标关系；又要考虑加工方便和使用寿命等因素，所以多工位级进模凹模机构的种类较多。

凹模的分类：整体凹模、镶套式凹模、拼合形孔凹模、分段拼合凹模

分析各凹模的使用场合及优缺点：

1）整体凹模：对于多工位级进模，不论其凹模的形孔多少，复杂程度如何，凹模设计为一个整体的称为整体凹模。对于多工位级进模，整体凹模缺点较多。

2）镶套式凹模：在多工位级进模中，对于某些销的工作形孔为了加工方便，容易更换和刃模，是一种在整体凹模或其他形式凹模的局部形孔位置镶一个套装凹模（圆套、方套或异形套）。

3）拼合形孔凹模：该结构可满足凹模形孔加工精度高这一要求，对某些不易于加工的凹模形孔，常采用拼合形孔这种结构。

4）分段拼合凹模：在多工位级进模中，为了解决各工位形孔间的间距精度，经常采用分段拼合凹模的设计方法，就是将模具的凹模分成若干段，每段中的形孔数不一，然后将这几段凹模的结合面研合镶入凹模外套（或围框）内，构成一个整体凹模。

综合分析下来，采用了分段拼合凹模，该结构最大的特点是克服了整体凹模的缺点。它是把每段凹模的工作形孔加工完了，再以内孔为基准加工外形尺寸。一般以磨削余最终研磨加工来控制孔到坐标基准的距离，凹模形孔距离能控制在毫米之内。

在本设计中，分段镶拼式凹模形式如图所示，如图4-8

图4-8 凹模镶块拼图

卸料装置结构的设计

卸料装置是起卸料作用，在多工位级进模工作前，弹压卸料装置把条料压住，防止条料在冲压过程产生位移和塑性变形；卸料装置必须对各凸模起导向和保护作用。

对于不同的冲压工序卸料装置有不同的作用：在冲裁工序中，他起卸料与压料作用，在弯曲工序中，它不仅是卸料，也可以起到局部成型的作用；在拉深工序中还要起到压边圈的作用。

卸料装置设计的注意事项

形孔拼块可以分为若干段，充分利用成型磨削来保证拼块最后的精度与光洁度。卸料装置设计的注意事项：

在级进模中，弹压卸料板都要设计成反凸台形。冲压时，突出部分正好进入两导料板之间。凸台与导板之间应有适当的间隙。

1）卸料板各工作形孔应当与凹模形孔同心。这种要求要从模具设计及工艺上加以保证。另外，卸料板的各形孔与对应凸模的配合间隙只有凸模与凹模冲裁间隙的

1/3~1/4，这样才能起到对凸模的导向和保护作用。而且间隙越小，导向效果越好，模具的寿命也越高，然而制造的难度就越大。

2）卸料板各工作形孔应有良好的粗糙度，应适应高速冲压导向和保护作用。卸料板各工作形孔的粗糙度应控制在。卸料板的粗糙度与冲压速度有关，速度越高，光洁度要求也越高。同时还需要注意润滑。

3）多工位级进模的卸料板应具有耐磨性能。高速冲压的多工位级进模卸料板的工作部分往往是采用拼镶结构，采用高速刚或合金工具钢制造，淬火硬度HRC56~58。对于冲压速度不高的卸料板可选用中碳钢以上或碳素工具刚材料制作，淬火硬度

HRC40~45。

4）卸料板对凸模要有一定的导向高度，越是细小凸模其导向高度也越高，可利用导向套对细小凸模进行导向和保护。其导向套的高度可以高于卸料板。对于大的凸模，卸料板只起卸料和导向作用，为此可以降低接触高度，以减小摩擦。

5）为了保持卸料力平衡，卸料螺钉孔应当布置在全部工作形孔的外围，使得卸料螺钉受力均匀。

6）卸料螺钉的工作长度“L”在一副模具内应严格一致，否则安装以后卸料板不能平稳，形成不平衡卸料，容易损伤凸模。在本次多工位级进模设计中我用了如图所示的结构，其特点是便于控制L长度，可以通过磨削端面保证L一致性。另外每次凸模刃模，卸料螺钉长也可同时磨去同样高度。

7）导正钉露出卸料板底面有效工作直壁的高度。导正钉有效工作直壁露出卸料板底面不能过长，一般为（~）t，否则当冲程回升时，条料会将导正钉“抱”住，影响连续作业。尤其是当采用带台式导料板，过长容易造成条料变形，影响冲压精度。

8）卸料装置的辅助导向机构。辅助导向机构俗称小导柱和小导套。它们多数是在卸料板与固定板之间增设的导向机构。小导柱和小导套之间的配合间隙应当更小，一般为凸模与卸料板配合间隙的1/2。

9）卸料螺钉沉孔深度要有足够的活动量。否则，当凸模经过多次刃磨后，卸料螺钉帽头在冲头到达最低位置时会高出上模座的上平面，从而损坏模具或者设备。

卸料装置的分类及选用

卸料装置可以分为固定卸料和弹压卸料两种。在多工位级进模中，多数采用弹压卸料装置，但有时采用固定卸料装置。固定式卸料的卸料板一般是通过导料板紧固在凹模上。固定卸料属于硬性卸料，卸料力大，稳固而可靠。但在多工位级进模中，只有料厚大于毫米的冲件才采用。

弹压是卸料的形式也是多样的，有将弹压卸料板通过卸料螺钉、弹簧（或橡皮）安装在模具上，或是在卸料板与固定板之间安装小导柱、导套（在多工位级进模具还采用滚珠小导柱、导套）进行导向。也有的在卸料板上装上导套连同模架导柱一起进行两级导向（即在对上模与卸料板一同进行导向）。

多工位级进模中采用弹压卸料装置，很重要的一个环节是卸料要平稳，有足够大的卸料力，以保持顺利卸料。

在多工位级进模中，卸料板极少采用整体机构。而采用拼镶结构才能保证形孔精度、孔距精度、配合间隙、形孔光洁度、热处理等要求。它的拼镶原则基本上与凹模相同。

拼镶式拼块用螺钉、销钉紧固在卸料板基体上，拼合好的卸料板又通过基体用卸料螺钉、弹簧及辅助的小导柱、小导套装配在模具的上模上。为此卸料板基体需有足够的强度。

在多工位级进模中，卸料板多采用拼镶结构。采用拼镶结构才能保证形孔精度、孔距精度、配合间隙、形孔光洁度、热处理等要求。拼镶原则基本上与凹模相同。

拼镶式拼块用螺钉、销钉紧固在卸料板基体上，拼合好的卸料板又通过基体用卸料螺钉、弹簧及辅助的小导柱、小导套装配在模具的上模上。为此卸料板基体需有足够的强度。

在此设计中采用拼镶式弹压卸料板。如图4-9

图4-9 卸料板装配图

该卸料装置是综合拼合凹模的弹压卸料板。他由一个刚性很强的卸料板基体和4段拼块组合而成。两端块用螺钉、销钉紧固在基体上，中间三块只要磨成型后装入并用螺钉紧固即可。这里主要实在基体上加工一个通槽，各拼块对此通槽按基准孔配合加工，所以基准性好。

导料系统设计

由于多工位级进模除纯冲裁件冲压属于平面加工以外，对于带有弯曲、成型、拉深的冲制件均属于立体加工。因此对于条料在分段切除余料加工过程中，条料不能受任何障碍。条料的送进，必须浮离下模平面，并给予严格控制，导料系统决不能影响侧冲与倒冲机构的工作。

导料板

导料板是对条料进行导向的装置之一，沿条料送进方向，安装在凹模形孔的两侧，并与模具中心线平行。

一般导料板分平直式和带台式两种。平直式多用于低速，手工送料的级进模；带台式多用于高速、自动送料的级进模。

在本次设计中已提到，属于自动送料的级进模，故采用带台式导料板。同时导料板需进行淬火处理，硬度为HRC55-58。

条料浮顶器

在多工位级进模中，导料板设计成带台结构是为了使条料在浮动送料中，浮顶器对条料的弹顶作用，仍能控制条料自始至终保持在导料板内运动。

条料浮顶器与带台式导料板配合使用构成多工位级进模导料系统。

在导正钉的对应位置设置套式浮顶器，目的是对导正钉进行保护作用。当导正钉进入浮离凹模的条料时，因条料送进有误差，在导正钉导正时，导正钉已进入套式浮顶器，对导正钉起到保护作用。如图4-10所示

图4-10 导料板与浮顶器结构示意图

倒冲机构

倒冲是多工位级进模中独有的冲压机构。倒冲是指模具工作部分（一般指凸模或凹模等）的运动件由下向上完成冲压加工称为倒冲。实现导冲的机构称为倒冲机构。倒冲多由杠杆机构实现，也采用两段斜楔、斜滑块机构改变运动方向实现倒冲。

倒冲结构的设计要求

1）杠杆的强度必须足够，尤其对于支撑部位的强度更为重要。杠杆一般做成梭状较好，不仅增加了杠杆的强度，受力合理，而且缩小了杠杆摆动空间。

2）要有有效的复位机构。冲压一结束，就立即复位。

3）倒冲凸模必须有良好的导向机构。对于冲裁加工的凸模，导向装置更为重要。对于圆形凸模可以镶入导向套。对于方形和长方形凸模、工作部分应有必要的长度，其余

部分可做成圆形配合面，并开出适当的定向键槽。对于复杂异形凸模一般可做成导向配合面进行导向。

4）倒冲机构应便于维修、更换和安装。

倒冲结构的适用场合

1）为了保持冲件毛刺方向的一致而需要进行倒冲

2）为保持条料浮动送进，使浮动提升量不要过高，对于个别过高的向上弯曲、翻边、拉深工序的凸模（均安装在下模上）因考虑采用倒冲。

3）为了保证冲制质量，便于模具结构设计，甚至为克服模具中局部薄弱环节等，可以按具体情况采取倒冲。

4）在特殊的情况下，多工位级进模中的顶出装置采用倒冲形式。

在本设计中工位10采用倒冲机构出于对第一点和第二点的考虑，即保证冲制质量和毛刺方向的一致性，便于模具结构。在本设计中采用了如图4-11所示的杠杆式倒冲机构。

图4-11 倒冲机构示意图

图中，梭形杠杆安装在下模座内的空槽内，由刚性支架支撑。主动杆安装在上模，从动杆装入下模垫板内。为增加导向长度设置了导向套。冲切凸模的导向面是圆柱面，其上端是长方形弯曲凸模。凸模与杠杆用轴固定，持转动配合。导向保护套镶入凹模中对弯曲凸模进行导向。倒冲结构的复位是靠左侧弹簧的弹力来实现的。

多工位级进模在高速冲床上工作，它不但有自动送料装置，而且还必须在整个冲压生产过程中有防止失误的安全检测装置。因为模具在工作过程中，只要有一次失误，如误进给、凸模折断、叠片、废料堵塞等，均能使模具损坏，甚至造成设备和人身事故。

检测装置可以设置在模具内，也可以设置在模具外。当模具在出现非正常的情况时，设置的各种检测装置（传感器）能迅速的把信号反馈给压力机的制动机构，立即使压力机停止运动，起到安全保护作用。

传感器的传感方式有接触式和非接触式两种。本设计中采用的是接触式的导正孔检测结构。当浮动检测销1由于送料失误，不能进入条料的导正孔时，便有条料推动检测销1向上移动，同时推动接触销2使微动开关闭合，因为微动开关是与压力机的电磁离合器是同步的，所以使电磁离合器脱开，压力机滑块停止运动。本设计中所采用的装置既可以是导正孔导正，也可以是制件本身导正。

1-浮动检测销 2-接触销 3-微动开关

图4-12 安全监测装置示意图

第五章多工位级进模的装配

模具在装配过程中，要多次把上模部分与下模部分闭合和卸下，并对有关部件进行调整。对于大型精密模具而言，由于其重大，装配时工人劳动强度大，且不安全，所以，常常采用模具装配机来进行装配和翻转，装配完成后，还可以在装配机上进行试冲，检查模具的装配质量，以便进一步调整各部件制件的位置，直到符合装配要求为止。

模具零件的固定

多工位级进模中的凸模、凹模及导正销等零件，为了便于拆装和损坏后的快速更换，一般都采用压入固定。

（1）凸模固定

1）有台肩的圆形凸模，压入部位应有引导部分，引导部分可采用小圆角，小锥

度或磨小部分直径，即压入部的前端将直径磨小～，固定部分长度应大于固定

板厚度5mm左右。

2）无台肩的成形凸模的非刃口端面四周应修成小圆角或小斜度，便于压入。

3）当凸模或凹模压入部位不允许有圆角、锥度时，可在固定板形孔的凸模或镶件压入方向修成30o，高度为5mm左右的斜度作引导。

4）压入时应对固定板及被压入零件去磁，并用显微镜查凸、凹模刃口质量，清除异物，涂润滑油。压入时避免使用压力机，只能用铜锤或铜棒轻轻敲入，若

过盈量较大，由装配钳工研磨后装入。

5）凸模等工作零件压入固定孔应进行垂直度检查，压入少许时检查，压入固定长度的3/4再作检查

6）装配后需进行最终磨削

凸模装配后，应使凸模台肩部分与固定板在同一平面内。磨削时用导磁等高铁支撑，等高铁应使凸模端面离工作台面2～3mm，磨削后应保持固定板厚和平行度不变。

（2）凹模固定

凹模压入固定板时，若台肩与固定板台阶孔深度不一致时也需要磨削，使其下平面在同一平面内。当凹模台肩厚度小于固定板台阶深度时，可在台阶孔中加垫片（厚度为t1），保证下平面平齐，如果刃口与固定板上平面平齐，可不刃磨凹模刃口。当凹模台肩厚度大于固定板台肩深度时，先将凹模台肩磨去t2，使固定部位高度H1＋t1比H 大～，再在凹模底面加一与t2厚度相等的垫片t1，然后磨去凹模上平面，使凹模高度与固定板上平面一致。

部件装配

部件装配和模具的总装配，均需在恒温净化车间进行装配，以免杂质和温度装配质量带来不良影响。

所谓部件装配，是指凸模固定板、凹模固定板及卸料板的装配。在级进模中，这些部件一般都由几块镶件组成，所以，他们的装配质量决定了整付模具的质量（各镶件的

制造质量对整付模具的质量也有很大影响），装配时，应有正确的装配基准，装配基准

选择时应注意，尽可能与加工时的基准重合，即选用基准面或基准孔。当板内有辅助导向时，也可用辅助导柱孔或导套作基准。

配合时各镶块嵌入固定孔中均需有过盈量，且嵌入后用螺钉和销钉紧固。而小镶件不便使用销钉定位，靠互相挤压固定。镶件过松或过盈量过大，都会影响步距精度。

多工位级进模的总装配

多工位级进模的总装配，一般都在模具装配机上完成固定、调整和试冲等工序

模具的装配过程：

1）装配前对外购的或自制的模架进行装配前的检查。检查各项技术指标是否达到规定的要求。

2）以下模座的导柱中心和凹模固定板的基准面为基准，找正下模位置，将下模固定在模座上，复检正确后，钻、铰、销钉孔，打入定位销。

3）装配上模部分。首先把凸模、导正销装入固定板中，再装卸料板，注意导正销安装时每个导正销的有效直径的有效长度应严格保持一致，误差不大于，否则会产生卡料或导正效果的下降。然后以上模座上的导套孔及导正销为基准面为基准，以凹模型孔位置尺寸和步距尺寸为依据，测出与凸模相应的位置尺寸，依次将各组件按相应位置尺寸和步距尺寸紧固。

4）装卸料板、弹簧等零件

5）在上下模座安装限位柱。限位柱高度应使合模后凸模不进入凹模的形孔。在试模时取下部分限位柱垫片，凸模就可以进入凹模。凸模进入凹模的深度，由取下的垫片的厚度保证。

6）试冲。利用制件的条料在模具装配机上进行试冲。先分步冲，检查各步位的冲裁间隙是否均匀，端面质量是否符合要求。根据具体情况进行调整，然后钻、绞销孔打入定位销。待试冲合格后再装废料切刀及安全与自动检测系统。

7）生产现场试冲。自动送料，自动检测和生产用压力机进行现场试冲，按生产时的滑块行程次数试冲，达到连续生产所规定的制件数量，制件公差应控制在80％以内，制

件的断面质量应符合大批量生产的要求。

第六章凸凹模刃口尺寸确定

凸、凹模间隙值的确定

凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响，所以必须选择合理的间隙。

设计中所用材料为不锈钢，根据经验来取，一般凸、凹模间隙取（~）t。所以，得Zmin=×=，Zmax=×=。

凸、凹模刃口尺寸的确定

确定凸、凹模刃口尺寸的原则：